المقدمة
تعد محطات توليد الطاقة الكهربائية الغازية أحد أشكال محطات الطاقة التي تستخدم الغاز الطبيعي أو الغاز الزيتي كوقود لإنتاج الكهرباء، وتتكون هذه المحطات من مجموعة من التوربينات والمراجل والمولدات والأجهزة الأخرى التي تعمل على تحويل الطاقة الحرارية الناتجة عن حرق الوقود إلى طاقة كهربائية.
علاوةً على ذلك، توفر محطات الطاقة الغازية إمداداً سريعاً ومرناً بالكهرباء للشبكة الكهربائية، مما يتيح لها التكيف مع الطلب الاختياري على الطاقة وتلبية متطلبات الشركات والمنازل والصناعات المختلفة.
ومن العوامل التي تجعل محطات الطاقة الغازية مفضلة لدى الكثيرين هي انخفاض تكاليف الأنشطة العملية مقارنةً بالوقود الأحفوري الأخر ،وإليكم بعض التقنيات الرائدة في هذا المجال:
أولاً : وحدات التوليد المشترك للطاقة والحرارة (Combined Heat and Power – CHP) وتشمل :
محركات الغاز (Gas Engines) وتشمل:
أ – محركات الوقود الغازي: تستخدم في الوحدات الصغيرة إلى المتوسطة وتتميز بالكفاءة العالية في تحويل الغاز الحيوي إلى كهرباء وحرارة.
ب- محركات الديزل المعدلة : تعمل بالغاز الحيوي بعد تعديلات لتناسب احتراق الغاز.
ج – التوربينات الغازية (Gas Turbines) :
د – التوربينات الصغيرة والمتوسطة : تستخدم في الأنظمة التي تتطلب إنتاج طاقة أكبر من المحركات الغازية التقليدية.
هـ – التوربينات الكبيرة : مثالية للمشروعات التي تتطلب توليد طاقة عالية مثل ( 500MW)، إذ توفر كفاءة تحويل عالية وإنتاجاً كبيراً للطاقة.
ثانيا : خلايا الوقود (Fuel Cells) :
خلايا الوقود المولدة للطاقة (Fuel Cell Power Plants) :
أ – خلايا الوقود الكربونات المنصهرة (MCFC) : فعالة في تحويل الغاز الحيوي إلى كهرباء بكفاءة عالية وتعمل في درجات حرارة مرتفعة.
ب – خلايا الوقود الأكسيد الصلب (SOFC) : تتميز بكفاءة عالية ومرونة في استخدام الغاز الحيوي الملوث نسبيًا.
ج – الاعتبارات البيئية : خلايا الوقود تنتج كميات أقل من الملوثات مقارنة بالمحركات التقليدية.
ثالثاً : التوربينات البخارية (Steam Turbines)
التوربينات ذات الدورة المركبة (Combined Cycle):
أ – دورة مركبة للغاز والبخار : تستخدم التوربينات الغازية لتوليد الكهرباء ، ثم تستغل الحرارة المهدرة لتوليد بخار يدير توربينًا بخاريًا، مما يزيد من كفاءة النظام الكلية.
ب – إنتاج الطاقة الحرارية : التوربينات البخارية تتيح استخدام الحرارة الناتجة من التوربينات الغازية لإنتاج طاقة إضافية.
رابعاً : تنقية الغاز الحيوي (Biogas Purification)
1- تنقية الغاز : تشمل إزالة الشوائب مثل ثاني أكسيد الكربون، كبريتيد الهيدروجين، والرطوبة.
2- الامتزاز بواسطة الكربون المنشط : لإزالة المركبات العضوية المتطايرة وكبريتيد الهيدروجين.
3- الأغشية الميكروية : لفصل الميثان عن ثاني أكسيد الكربون.
4- الغسيل الكيميائي (Chemical Scrubbing) : لإزالة ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين.
خامساً : البنية التحتية للمشروع
أ – شبكات الأنابيب لجمع الغاز : تصميم شبكة أنابيب فعالة لجمع الغاز الحيوي من مصادره المختلفة (مثل مكبات النفايات، محطات معالجة مياه الصرف الصحي، ومزارع الإنتاج الحيواني).
ب – أنظمة التحكم والمراقبة : استخدام أنظمة تحكم متقدمة لمراقبة أداء المحطة وضمان الكفاءة والأمان.
سادساً : الاستدامة البيئية
1- إدارة النفايات : التزام بعمليات إدارة النفايات الصلبة والسائلة الناتجة عن العمليات في محطات الطمر الصحي ومحطات الصرف الصحي .
2- خفض الانبعاثات : تطبيق تقنيات متقدمة لخفض انبعاثات غازات الدفيئة والملوثات الأخرى.
*. ملاحظة مهمة :
لتوليد (1 – MW) من الطاقة الكهربائية باستخدام الغاز الحيوي ، يتطلب حوالي 0.6 إلى 0.8 متر مكعب من الغاز الحيوي في الساعة.
..خــلاصــة..
لتوليد ( 500 MW) من الطاقة باستخدام الغاز الحيوي ، يمكن الاعتماد على مزيج من التقنيات المتقدمة مثل وحدات التوليد المشترك للطاقة والحرارة ، خلايا الوقود ، التوربينات البخارية ذات الدورة المركبة ، وأنظمة تنقية الغاز المتطورة ، ويتطلب ذلك تخطيطاً شاملاً وتنفيذاً دقيقاً لتحقيق الكفاءة العالية والاستدامة البيئية ، فضلاً عن ذلك تساهم هذه المحطة بتوفير فرص عمل جديدة للعاطلين عن العمل .
من الممكن إنشاء محطة خارجية لتزويد العجلات التي تعمل بالغاز بالوقود اللازم ، وعملية حرق الغاز الحيوي في محركات الاحتراق الداخلي (محركات السيارات) يتحول الى بخار ماء ، وفي نفس الوقت يحافظ على المحركات من الداخل ، إذ أن احتراق الغاز الحيوي لا ينتج عنه أي عوالق أو شوائب تلتصق على جدران المحركات مما يزيد من العمر الافتراضي للمحركات وكذلك يعمل بكفاءة أفضل من الغاز الطبيعي الاحفوري ، وقد يكون أرخص نسبياً من سعر الغاز الطبيعي ، وتعد هذه الخطوة جبارة من خلال اضافة خط انتاجي جديد وربحي في نفس الوقت ويحقق بذلك ايرادات جديدة تضاف على الإيرادات المتحققة من هذا المشروع . |
